(57)【要約】【課題】惰性回転のエネルギーを有効利用することができる電動工具を提供することにある。【解決手段】ステータコアと前記ステータコアに固定されるステータコイルとを有するステータと、前記ステータの内部に設けられるロータと、前記ロータに固定される永久磁石と、を有するブラシレスモータを動力源に有する電動工具であって、前記ステータに発電用コイルを設け、前記永久磁石が回転すると発電し、前記発電用コイルにより発電された電気を利用して電動工具の電飾や工具付属の照明を点灯可能としたことを特徴とした電動工具により解決することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアと前記ステータコアに固定されるステータコイルとを有するステータと、前記ステータの内部に設けられるロータと、前記ロータに固定される永久磁石と、を有するブラシレスモータを動力源に有する電動工具であって、
前記ステータに、前記永久磁石が回転すると発電する発電用コイルを設け、
前記発電用コイルにより発電された電気を利用して電動工具の電飾や工具付属の照明を点灯可能としたことを特徴とした電動工具。
【請求項２】
前記コイルは、前記ステータの外周に設けられることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
【請求項３】
前記発電用コイルは、前記ステータコイルに隣接するように設けられることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
【請求項４】
前記発電用コイルにより発電された電力を、２次電池又はコンデンサに蓄えることができることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のコードレス工具は、その工具付属のＬＥＤライト等の照明に使われる電力は、本来工具のモータを回転させるための２次電池より供給されている。
また、工具停止時の回生エネルギーは、主にスイッチのブレーキ回路によりモータを停止させることに消費されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６―０９８５７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電動工具は、目的の作業を終え、スイッチをＯＦＦしてからモータが完全に停止するまでのモータの惰性回転は、スイッチのブレーキ回路によりモータを停止させるエネルギーに消費されてしまう。また、一般的に使用されているＬＥＤライトは消費電力の少ないとはいえ、機能表示のためのＬＥＤライトの多用化など、２次電池には本来必要最低限としてのモータを回転させること以外の消費電力が増えてきている。しかし、コードレス工具の２次電池には当然のことながら容量が決まっている。ＬＥＤライト用のスイッチを搭載した工具もあるが、工具スイッチと連動したＬＥＤライトにおいては、工具を使用している際、照明の必要が無いにもかかわらずライトが点いてしまうなど、無駄に２次電池の電力を使う場面が多い。
【０００５】
そこで本発明では、限られた電池容量を最大限に使用するため、また作業終了時からモータ停止時の回生エネルギーを有効的に使用するため、モータの発電機としての機能を有効利用する。
ＤＣブラシ付モータで発電する場合、モータに接続されている駆動用の回路を、発電用時も共有化する必要があり、工具のスイッチＯＦＦ時に発電用の回路に切り替える必要が生じる。また、ブラシ付の場合、ブラシの接触抵抗があることから、発電エネルギーは、一部接触抵抗により熱エネルギーに変わり、安定した発電効率が得られない。切り替え方式は、ＳＷの動作と連動する機械式（ＳＷがＯＮのときは駆動系、ＳＷがＯＦＦのときは発電系)が考えられるが、切り替え部および切り替え接点部の耐久性が問題となる。それに比べて、一般的にブラシレスモータにおいては、ロータに永久磁石、ステータに励磁用のコイルを有する。駆動系の回路はスイッチングＭＯＳ―ＦＥＴによりステータのスロットに巻かれた複数コイルへ順次電流を流すことでモータを回転させるが、この駆動系の回路は電子制御されており、非常に複雑である。また取り出せる回生エネルギーも大きい（大電流）が、ＬＥＤライト用としては電流が大きすぎ、ＬＥＤ保護のための回路が別途必要となる。このことから、ステータ側に独立した発電用のコイルを設けることで、ＤＣブラシ付モータおよびブラシレスモータの駆動系と同じ回路を利用する方法に比べて、回路構築も簡単にでき、必要な電力に応じて巻き線数を変更するなど、適用することが容易となる。以上より、ブラシ付ＤＣモータに比べて、ブラシレスモータの方が発電機として利用することは非常にメリットが大きい。
【０００６】
次に工具使用時の作業時間およびその電流変化を、図５を参照しながら、以下に説明する。
純粋に発電に使用できる回生エネルギーは、工具スイッチをＯＦＦした時からモータの回転が停止するまでの間、下図のエリアＣに相当する。
○エリアＡは、モータ停止時から工具スイッチをＯＮし、無負荷時の状態になるまでに消費されたエネルギーを示す。
○エリアＢは、作業時の状態を示し、作業／作業量に応じて消費されるエネルギーが異なる。
○エリアＣは、作業が終了しスイッチをＯＦＦし、モータが停止するまでのエネルギーである。
一般的にエリアＡとエリアＣは同じ面積となる。
従来のブレーキ回路付きスイッチ搭載の工具では、スイッチＯＦＦ時にモータ短絡回路が形成し、エリアＡに相当するエリアＣのエネルギーで、モータの回転を停止させていた。つまりエリアＣのエネルギーはモータを止めることだけに使用されている。
特にブレーキ回路が無いスイッチを使用している工具（グラインダなど）では、惰性回転時間が長く、このエリアＣ部のエネルギーを回生エネルギーとして有効利用することに適していると考えられる。
【０００７】
本願の目的は、惰性回転のエネルギーを有効利用することができる電動工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ステータコアと前記ステータコアに固定されるステータコイルとを有するステータと、前記ステータの内部に設けられるロータと、前記ロータに固定される永久磁石と、を有するブラシレスモータを動力源に有する電動工具であって、前記ステータに発電用コイルを設け、前記永久磁石が回転すると発電し、前記発電用コイルにより発電された電気を利用して電動工具の電飾や工具付属の照明を点灯可能としたことを特徴とした電動工具により解決することができる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の電動工具により、惰性回転によるエネルギーを回生エネルギーとして有効利用することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願のグラインダの一実施形態を示す一部断面図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】本願の一実施形態を示す模式図
【図４】本願の他の実施形態を示す模式図
【図５】従来の問題点を示す概念図
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１１】
発明の具体的な例について、図１〜４を用いて説明する。
【００１２】
図１に本発明の一実施形態を示す電動工具の一例である、電気グラインダを示す。
【００１３】
グラインダの内部には、ブラシレスモータが収容されている。ブラシレスモータは、ステータ１と、ロータ２とを有する。
【００１４】
ステータ１のスロット１ａに発電用コイルを有する例を図２に示す。
【００１５】
ステータ１の１対または複数対に発電用としてのコイル１ｃを設置する。スロット１ａへの巻き数は必要な電力に応じて増減させる。発電用のコイル１ｃからＬＥＤライトへの配線は、ロータの回転数により電圧が上下する。そこで回路上に定電流ダイオード（ＣＲＤ）を設置することで電圧を一定に保つことができ、利用が可能となる。逆に発電用コイルに直接ＬＥＤライトを配し、回転数表示のとして、回転数が小さいときは暗く、大きい場合は明るく光らせることも可能である。
【００１６】
また、ドライバドリルのようにロータの回転が正転、逆転する場合においては、回路上にダイオードブリッジを設けることにより、電流の向きを一定にすることができる。
ステータに発電用コイルを巻いて発電する際、厳密に言えば励磁用コイルの出力が低下するが、一般的な砲弾型ＬＥＤライト用の電源であれば、駆動電圧が３Ｖ・消費電流２０ｍＡであり、消費電力は３×０．０２＝０．０６Ｗ程度と励磁に必要な電力（１８Ｖ工具の場合、作業時の必要電力は１５Ｖ×３０Ａ＝４５０Ｗ）より非常に小さいことから、大きく工具の出力が低下することも無い。
また図３では、発電コイルで発電した電力をコンデンサや２次電池へ一旦ためておき、必要に応じて工具付属の照明に使用する例を示す。コンデンサは一般的な電解コンデンサが使用でき、ＬＥＤ用ＳＷの手前に配置することで発電した電気をコンデンサにためることができる。コンデンサの容量はＬＥＤの点灯時間により選択できる。コンデンサ以外としては２次蓄電池が適用できるが、特にリチウムイオン電池を使用した場合、充電時の電池保護回路を構築する必要があり実用的ではないが、コンデンサの代わりに２次電池の適用は可能である。いずれの場合においても、ためた電力を使用するためのスイッチが必要であるが、従来のＬＥＤライト用スイッチを利用することが可能である。
図３では、ステータの外側に発電用コイルを配置し、ステータの外側に漏れたロータの漏れ磁束を利用する例を示す。図１の例よりはロータからの距離があるため起電力は小さくなるが、ステータの外側に漏れてきたロータの磁束を利用するため、ステータの励磁を邪魔することなく発電が可能である。この方式においても図２に示した充電ができる。
コイルの固定方法としては、ステータの外側側面部に発電用コイルのスロットをステータと一体で形成することにより、工具使用時等の振動や衝撃が加わった場合でもコイルの脱落を防ぐことができる。別部材でスロットを形成することも可能であるが、ステータは積層式が一般的であり、プレス型でスロットを形成する際に同時にスロットを形成することにより、別部材でスロットを形成するよりも、部品点数が削減できる。
図４は、一般的なブラシレスモータを有するコードレス電動工具（グラインダ）の構造を示す。
ＬＥＤライト等照明用の電力は、２次電池よりライト用スイッチを介して供給されている。
【符号の説明】
【００１７】
１     ステータ
１ａ    スロット
１ｂ    励磁用コイル
１ｃ    発電用コイル
２      ロータ
２ａ    永久磁石
３      ライト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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